摘要：伴随可持续发展理念的不断深入，人们对生态环保的思想也在不断增强，生活和工业生产中出现的污水未通过治理就排出，将对生态系统造成巨大污染。时代的进步，需要污水治理厂科学的使用智能化系统，提升污水治理的综合水平。经过从理论方面对自动化系统的使用探究，可以在实际操作中带来一定启示效果。
关键词：污水治理厂；自动控制系统；PLC
近几年，因为国家对环保行业的关注，使污染处理也获得了显著成效。我国原来重点是处理工业污水，如今伴随经济的发展及城市化的推进，污水治理逐渐偏向于治理城市污水，控制系统也由传统模式变成自动化方式。新时期，污水治理厂的数量不断增多，规模增大，对控制系统的需求也更高，所以自动化系统的应用在污水处理中得以推广。这种系统在提升设备运转效率、节能减排方面具有无法替代的作用，如果能够在污水治理时更好调整运转模式，就让污水治理可以始终科学、有序的开展下去。
1、系统结构组成
污水处理厂的自动控制系统主要由控制设备、人机界面和现场电控设备三层所构成。控制设备通常采用PLC或者DCS（污水厂的工程实践中以PLC居多），它可以进行逻辑运算、顺序操控、定时、计算等工作，它是控制系统的关键部分，是整个控制系统的核心。当控制器运行时，先对外部信号进行采样，再执行客户程序，然后输出运算分析结果，刷新之后又持续重复这几个步骤，相应的信息会持续输入和输出，满足实时监测最新信息的需要。人机界面是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是污水厂自控系统的重要组成部分，通过人机界面可以直接传出控制命令（如启停水泵、风机等），也能够在屏幕上展现各种信号（如设备状态、水质数据、液位值等[1]）。人机界面的后台软件采取时钟循环扫描模式，能够根据需求实时采集现场信息和数据。同时，操作人员也能够通过人机界面设置各种污水厂的处理及运行指标，以降低处理成本，提高处理效率。现场电控设备是系统的执行机构，执行上位机传达的经过控制设备运算后的指令。污水厂的现场电控设备主要包括电动阀门、风机、水泵、检测仪表等。某市政污水处理厂（规模4万m3/d）的自控系统示意图如下图所示
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图1 某市政污水处理厂（规模4万m3/d）的自控系统示意图
上图采用的是光纤环网结构的控制系统。对于更小规模的污水处理厂，可适当考虑简化系统（如采用点对点的系统结构）。而对于一些大规模甚至超大规模的污水处理厂，其自控系统结构更为复杂，甚至可能采用环网+控制设备冗余+分布式控制的结构。
概括的讲，污水厂自动化系统的三层设备分别执行着智能检测、科学运算与自动执行的功能，三者紧密相关，联动运转，最终构成了完整的污水处理自动化系统。
2、方案规划
自动操控方案进行安全稳定性、先进性、灵活度、经济性等规划原则，在全面考量污水治理工艺性质的同时，把现代化污水治理模式的概念和自动化操控相结合。所以，在方案规划方面，大体分成三个控制要点。
（1）逻辑操控：逻辑操控模式均有相应的接口，若将之预留下来，就可以让系统的逻辑作用更为明显[2]。常用的逻辑操控模式有：水泵运转频率大小是能够基于液位与水量变化来修改的，生化池针对氧气的溶解性可调整风机导叶的方向及运速，结合液位差操控格栅的启动等，针对节能减排均有良好作用。
（2）单体设施操控：单体设施操控能够分成三个层次，若根据设备运转自动化程度的高低顺序排列，就是现场人工操控、上位人工操控、PLC智能操控。现场人工操控是设施运转负责人在工作中遇到故障时立即手动阻断开关进行风险把控；上位人工操控是指手动操控上位机组来制停下位机，经过信号来操控单体设施；PLC智能控制即当现场仪表检测信息反馈至PLC平台后，检测到设施运转的异常性，PLC平台智能关停故障设备，进而达到智能化控制的一种方法。这几种操控相互搭配，相互补充缺陷，在设备出现故障时，能够迅速阻断故障设施的运转，防止故障的扩大，降低其他设施的不必要损坏。
（3）数据处理操控：上位机或是下位机可以基于现场仪表的信息收集直接或取在线信息，且以报表或是图表的方式呈现，而且也能够按照污水治理工艺原理智能推理与分析信息，计量出对运转操控有一定参考作用的信息结果。通常风机水泵运转效率、设施累计运转日期、污泥负荷等指标，均可以对节能降耗提供指导功能。
3、建设实施过程
通常情况下，项目现场实施的质量取决于施工团队的施工能力和专业技术水平。污水处理厂自控系统的现场实施过程主要涉及电缆敷设、仪表设施安置、操作界面三个部分。
（1）电缆敷设应遵循安全、科学、经济的原则。敷设前应统一规划，尽肯能减少交叉。敷设中尽量沿合理的最短路径敷设，防止绕路情况。敷设结束后校线与标号属于必不可少的流程，线路终端也需要安装标志牌，高低压电线、操控与信号也应以“从上至下”的原则逐一安装。
（2）仪器设施的安装应严格根据应用说明书及安全规章中的内容进行，铭牌标志、技术文件等信息要完整，不能遗失；仪器设施安装应选择方便操作与维修的位置，尽量避开阴暗潮湿的地带；针对已安置的设施应进行必要的保护，防止后续施工对其产生损伤。
（3）操作界面是人机交流的接口和通道，是保障自动化技术操作与维护的最关键部分。人机界面的规划与开发需要操作直观、简单清楚，可以是操作人员直观清晰的理解污水治理厂的工艺应用状况，而且对历史信息及图表查找也要尽量便捷[3]。中控室是污水治理的关键指挥中心，还是管理的重要地方，是各部门检查最频繁的地方，所以室内操作设备的分布要科学有序，整齐敞亮。
最后在调试运转过程，在自控、仪表平台等各工艺、电气网安装结束后，按照设计需求展开检验合格，要实现点对点检测，达标后再实施系统联动运转调试。调试的根本目的在于检测系统运转时出现的弊端，及时整改，符合设计要求及期望成果。
4、养护建议
（1）智能化检测设备传感器应保证清洁。因为仪表传感器是与污水直接触碰的，处在一个恶劣的运行状态下，传感器的清洁性与监测信息的准确性紧密相关，尤其是DO、SS等对外部影响因素比较敏感的仪表。所以，需要定时有专人清理探头，例如1次/月，以保障仪表的稳定运行。另外，还要注意的是，清洗时需要采取柔软的面料清理擦拭，避免破坏仪表。
（2）定期巡查与校正各种仪表。针对部分精密仪表、探头而言，长期饮用会造成其性能降低、精准性降低，极易造成被测参数超过测量范围，或由于仪表自身的微小偏差积累，导致监测值脱离实际值太多而报警。对此，工作人员要每日定时检查，保证设备的稳定运转，若发现异常就需要停机维修；针对分析类仪表，每月定时校正一次是非常重要的，且需要水质化检员借助实验室仪表所测项目和现场仪表检测结果相比较，掌握误差程度，结合实际状况及时纠正，保证仪器监测精确。
5、结束语
综上所述，我国污水治理科技的持续进步，自动化平台在污水治理方面也都获得良好使用，但在运行环节依旧有许多问题暴露出来，如此就要求人们持续加以完善与发展。伴随国家经济的发展，污水治理工艺也遇到诸多挑战，自动化系统方面的硬件及软件也会得到更新换代，提升整个系统的延展性、开放性以及兼容性，使之可以充分发挥污水治理自动化优势。唯改善了水质，保护了环境，方可保障实现国家的可持续发展战略，并保证人们的身体健康。
参考文献
[1]高玮寅.地下式污水处理厂自动化控制系统的设计与应用[J].中国设备工程,2019(13):191-193.
[2]万伟.浅谈污水处理厂自动化系统应用[J].中国设备工程,2019(10): 203-205.
[3]赵克兰霞.污水处理厂10kV变电站综合自动化系统设计及应用[J].自动化应用,2019(03):27-28.
论文作者:郑万平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/16
标签：污水论文; 污水处理论文; 仪表论文; 设施论文; 系统论文; 设备论文; 现场论文; 《基层建设》2019年第28期论文;